Elektronikfertigung Box Building: Mit individuellen Lösungen Innovationen erschaffen

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In Zeiten des Fachkräftemangels und knapper Kapazitäten kann es für Gerätehersteller nicht nur sinnvoll, sondern zwingend sein, die Elektronikherstellung an Dienstleister zu vergeben – und das nicht nur im Rahmen der Bestückung, sondern die komplette Systemfertigung durch Box Building. So lassen sich die Time-to-Market verkürzen, die Kapitalbindung verringern und die Prozesse verschlanken.

Was, wenn ein Electronics Manufacturing Services (EMS)-Anbieter nicht nur elektronische Bauteile auf Leiterplatten bestückt, sondern ein komplettes, geprüftes und voll funktionsfähiges System (Box Building) liefert? Inklusive Gehäusemontage, Verkabelung, Display-Integration, Softwareeinbindung, Tests und Verpackung?

Früher scheuten Unternehmen oft davor zurück, solche Aufgaben auszulagern – teils aus Sorge um Arbeitsplatzverluste. Doch der Fachkräftemangel hat die Kapazitäten schrumpfen lassen, und viele Betriebe stehen dem Outsourcing heute offener gegenüber. Indem sie nicht zum Kerngeschäft gehörende Tätigkeiten abgeben, entlasten sie ihre Prozesse, reduzieren Komplexität und minimieren die Anzahl an Lieferanten.

Während der Hersteller also seiner Kernaufgabe nachgeht, einzigartige Geräte entwickelt, die seine Marktführerschaft sichern, sich um die Montage, Vertrieb und Service kümmert, werden Spezialthemen der Fertigung wie Box Building in der Elektronik von einem Dritten erledigt.

Er übernimmt die Auswahl und Qualifizierung von Lieferanten, den Lieferkettenaufbau samt alternativen Lieferanten für kritische Bauteile. Er kümmert sich um den Einkauf von Einzelteilen, Eingangskontrollen, Vereinnahmung von Materialien oder Qualitätsgespräche bei Abweichungen. Dazu gehört auch die Verwaltung der Teilenummern und die Durchführung von Musterprüfungen nach Zeichnungen, um die Konformität sicherzustellen. Der Dienstleister verantwortet die gesamte Logistik der Fertigungskette und das Ersatzteilmanagement. Er sorgt dafür, dass das benötigte Material zur richtigen Zeit an der richtigen Stelle vorliegt, um eine reibungslose Produktion zu gewährleisten. Nicht zuletzt gehören auch die Beurteilung von Feldrückläufern und anderen Servicefällen sowie Instandsetzung zum Aufgabenbereich. Ergänzend übernimmt der Dienstleister bei Bedarf die Serienüberführung neuer Produkte, was Prozesse wie Nullserienfertigung, Freigabeprüfungen und die Optimierung der Fertigungsabläufe einschließt.

Die Vorteile von Box Building

Der Hersteller kann mit Box Building umfangreiche Verwaltungsaufgaben outsourcen: Da er ein fertiges System vom Partner kauft, muss er keine Einzelteile beschaffen und disponieren, deren Teilenummern verwalten, einen breiten Stamm an Lieferanten ansprechen und Prozesse für diverse Geschäftsfälle vorhalten. Auch die Kapitalbindung ist geringer: Ein Produkt benötigt zum Beispiel 100 bis 200 Teile, die in verschiedenen Verpackungsgrößen mit einem bis tausend Einheiten zur Verfügung stehen müssen, um eine benötigte Menge von 50 produzieren zu können. Der Partner muss die Teile für das Box Building vorhalten – das Unternehmen nicht. Damit geht auch ein Mehr an Lagerplatz einher.

Box Building bedeutet für den Betrieb auch mehr Kapazität und eine Entlastung der Fachabteilungen: Die Facharbeiter können sich dem Kerngeschäft widmen und ihre Zeit wird nicht für die Produktion von Teilen benötigt, die der Zulieferer fertigen und liefern kann. Die Nutzung externer Expertise mildert den Fachkräftemangel. Ein weiterer Vorteil liegt in der Chance zur Prozessoptimierung: Die Vergabe komplexer Aufgabenblöcke an einen Dienstleister erfordert strukturierte Prozesse und eine genaue Vorstellung des Endprodukts. Im eigenen Haus sind Absprachen auf dem kurzen Dienstweg noch möglich, wenn Entwickler und Konstrukteur die Fertigung konzipieren und zurückmelden, dass sich etwa nicht umsetzen lässt. Daten, die an einen Dritten herausgegeben werden, müssen dagegen eindeutig sein. Die Zusammenarbeit mit einem Dienstleister verbessert hier die interne Kommunikation und Dokumentation.

Wird der Fertiger früh in den Prozess eingebunden, kann er Probleme mit externem Blick schneller aufspüren, etwa wenn Abstände zu eng oder Teile falsch positioniert sind, und im Konstruktionsprozess Hinweise geben. Hier ist es auch sinnvoll, die Lieferanten früh einzubinden, indem die Stückliste (Bill of Materials, BOM) mit einem Einkaufsauftrag für eine geringe Stückzahl übergeben wird. Damit sind die funktionsbestimmenden Teile im Haus und können auf Verarbeitbarkeit geprüft werden. Mit diesem Ansatz kann die Produktion der Geräte nach der Abnahme der Prototypen schnell anlaufen. Problemen wird vorgebeugt, da alle Teile beschaffbar sind und die Produktion nicht ins Stocken gerät.

Diese enge Verzahnung mit dem Dienstleister bedeutet für den Kunden nicht zuletzt, dass die Time-to-Market für seine Produktinnovationen schneller wird. Musterzyklen und Zyklen bis zum Prototypenbau können beschleunigt werden, ebenso die Zeit bis zum Serienanlauf, weil die Vorarbeit erledigt wurde: Diverse Parameter sind vordefiniert und angelegt, Beschaffungswege ausgelotet, Lieferanten qualifiziert und Musterteile abgenommen.

Was der Dienstleister können muss

Wichtig ist, dass der Dienstleister ein Verständnis für die individuellen Lösungen und Anforderungen des Kunden mitbringt. Ursatronics produziert ausschließlich individuelle Anfertigungen für die Kunden. Dienstleister, die als Partner für solche Innovationsprojekte komplexere Aufgaben aus dem Kerngeschäft übernehmen, müssen zudem stark und gesund sein. Da sich die hier Projektlaufzeit schnell auf drei bis fünf Jahre erstrecken kann, muss der Partner in der Lage sein, in dieser Zeit die Bedürfnisse kontinuierlich zu erfüllen.

Essenziell ist auch, dass er die aktuellen Trends kennt, auf sie reagiert und wenn angezeigt anwendet. Im Prototyping kann zum Beispiel für schnell benötigte Teile 3D-Druck eingesetzt werden: Damit kann die Fertigbarkeit der Teile während des Entwicklungsprozesses beurteilt und schon bei der Entwicklung der ersten Prototypen die optimale Lösung gefunden werden.

Auch das Internet of Things (IoT) beeinflusst die Fertigung in der Elektronik, und das nicht nur, weil durch die Vernetzung und die Internetfähigkeit diverser Geräte und Maschinen schlicht mehr elektronische Teile in ihnen verbaut werden, um mit Sensorik Prozessparameter zu erfassen. In der Elektronikfertigung selbst werden Maschinen mit IoT enger eingebunden. Fertigungslinien werden verkettet, die Produkte müssen weniger angefasst werden und sind damit weniger menschlicher Wärme ausgesetzt, was sie beeinträchtigen kann. Weiterhin ist eine Optimierung durch integrierte Datenflüsse und die digitale Prozessaufbereitung von Bestückdaten möglich: Idealerweise können Kundendaten vom Eintreffen im Unternehmen bis zum Produktionsprozess an der Maschine vollständig digital verarbeitet werden.

In der Praxis sieht das so aus, dass Leiterplatten in einem CAD-System konstruiert und die Daten im Format ODB++ ausgegeben werden. Dieses Format kann von einer Software für Prozessvorbereitung eingelesen und digital bis zur Maschine aufbereitet werden. Bestückprogrammerzeugung, Druckprogrammerzeugung und Stücklistenzuordnung erfolgen alle in einem System, Daten werden hochautomatisiert verarbeitet. Daraus resultiert ein Mehr an Effizienz und eine geringere Fehlerquote, Vorteile, die der Box-Building-Partner an seine Kunden weitergeben kann.

Trends in der Elektronikfertigung abbilden

Ein Trend, auf den Unternehmen vorbereitet sein sollten, ist die Miniaturisierung von Elektronikkomponenten: Teile sind höher integriert, haben höhere Packungsdichten (eine höhere Anzahl der Bauteile pro Fläche) und geringere Pitch- und Kontaktabstände. Das erfordert von Maschinen eine hohe Setzgenauigkeit, damit unter anderem ein vielpoliges Bauteil nicht um ein Raster versetzt wird, was die Funktionalität zerstört. Die Fertigung muss sich auf diese Anforderungen vorbereiten.

Ursatronics etwa hat die nachfragebedingte Kapazitätserweiterung der Produktion genutzt, um die Anforderungen der Miniaturisierung bzw. weitere Technologien mit den Anlagen abbilden zu können. Apropos Anlagen: Hier gibt es Potenzial, um die Nachhaltigkeit zu verbessern und damit auch Kosten zu senken. Ursatronics betreibt eine Solaranlage, um den Strom für Öfen selbst herzustellen. Die Abluft aus den Reflow-Öfen der Fertigungshalle wird für Wärmerückgewinnung genutzt, um die Frischluft wieder aufzuheizen. Mit den Kunden wurden Pendelverpackungen eingeführt, die geleert und wieder befüllt hin und her gesendet werden. Ursatronics erzeugt zudem den Stickstoff für Lötprozesse selbst: Da kein Laster den Tank mehr nachfüllen muss, kann der Straßenverkehr reduziert werden.

Fazit

Übernimmt ein Dienstleister für Gerätehersteller das Box Building von Elektronikkomponenten, resultieren daraus einige Vorteile. Der Partner liefert fertige Komponenten und verantwortet alle dafür notwendigen Prozesse wie Lieferantenqualifizierung, Einkauf, Logistik und Fertigung. Der Hersteller kann sich auf sein Kerngeschäft konzentrieren, Ressourcen sparen und aufwendige Verwaltungsaufgaben outsourcen. Innovative Produkte gelangen so schneller in den Markt. (sb)

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* Nadja Müller ist freie Texterin und Journalistin, Christian Schnieders ist Geschäftsführer bei der Ursatronics GmbH.

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